I test microfluidici point-of-care sono un argomento caldo al giorno d'oggi e c'è molto ronzio su come realizzare cartucce economiche, veloci e affidabili.
Un'area che riceve meno attenzione è come progettare i meccanismi di attuazione e quantificazione all'interno dello strumento o del lettore.
La sfida qui è spostare la maggior parte della complessità nel lettore ottenendo contemporaneamente un fattore di forma piccolo, economico e affidabile adatto all'uso presso il punto di cura. Nel momento in cui hai elaborato la gestione del rischio e mitigato tutte le modalità di guasto e i casi limite comuni in sistemi automatizzati complessi come questo, il numero di interfacce discrete tra lo strumento e la cartuccia è cresciuto notevolmente: elettriche, meccaniche, pneumatiche, fluidiche , ottico, termico e acustico per citarne alcuni.
In questo blog, vorrei esplorare i modi per sfruttare i componenti montati su PCB per supportare l'obiettivo di un'interazione compatta e affidabile con le cartucce microfluidiche. La mia architettura preferita è quella di integrare strettamente in un singolo assieme, un PCB con la pneumatica e altri meccanismi di interfaccia, insieme a un microcontrollore per gestire tutto. Un vantaggio di questo approccio è che l'assieme può essere facilmente controllato da un PC durante lo sviluppo e la successiva transizione a una CPU integrata una volta che il resto dello strumento è stato progettato per il prodotto finale.
ho accennato in precedenza blog di cui non sono un grande fan cablaggi complicati nei dispositivi medici. I lettori di cartucce microfluidiche sono un'opportunità particolarmente soddisfacente per realizzare la maggior parte delle connessioni elettriche utilizzando PCB piuttosto che fili discreti. Anche i componenti che includono una connessione cablata possono trarre vantaggio da un cavo corto che si collega a un connettore montato su PCB in una posizione comoda. Ciò è particolarmente piacevole quando il componente viene fornito con un connettore pre-terminato.
Detto questo, è ora di iniziare a parlare dei componenti. Esistono due categorie principali: attuazione e rilevamento. La prima categoria impartisce energia alla carta e la seconda misura l'energia dalle carte. Per lo più brucerò un lungo elenco per ispirare i tuoi succhi creativi. Lascio a te immaginare cosa potresti fare con tutte queste possibilità.
Nella categoria di attuazione ci sono alcune scelte ovvie come motori ed elettrovalvole. Sono disponibili varietà montate o montabili su PCB e possono produrre un assemblaggio complessivo piuttosto compatto e facilmente realizzabile. Alcuni attuatori meno ovvi includono vibratori, trasduttori a ultrasuoni ed elettromagneti. I LED possono essere utilizzati per supportare l'imaging, la quantificazione, il rilevamento di fluidi, la fotoattivazione e l'indurimento. I riscaldatori per il controllo termico possono essere ottenuti utilizzando tracce di rame all'interno del PCB stesso o con resistori a montaggio superficiale. Se è necessario anche il raffreddamento, è possibile utilizzare i moduli Peltier.
Nella categoria del rilevamento abbiamo termistori, microinterruttori, interruttori ottici, sensori di prossimità, potenziometri, sensori di colore, sensori di pressione ed encoder in quadratura. Altre possibilità includono elettrodi, sensori di gas, sensori di umidità, fotodiodi, sensori Hall, accelerometri, fotomoltiplicatori al silicio e fotodiodi a valanga.
Un tipo di sensore speciale che ha molteplici usi sono i sensori per telecamere, sia gruppi PCB che circuiti integrati montati su PCB. Le telecamere possono essere utilizzate per la quantificazione, il monitoraggio dell'avanzamento dei fluidi, il rilevamento della posizione, la scansione di codici a barre e il controllo di qualità. I circuiti integrati della fotocamera ora sono così economici che l'aggiunta di alcuni di essi non è fuori questione.
Ho usato un sacco di questi componenti in strumenti microfluidici e probabilmente ne userò presto molti altri. Sono sicuro che quando ci penserai, ne penserai molti altri.
La prossima volta che stai sognando uno strumento diagnostico microfluidico point-of-care, ti sfido a mettere quante più funzionalità di interfaccia a cartuccia su un singolo PCB possibile!
Kenneth MacCallum, PEng, è Principal Engineering Physicist presso StarFish Medical. Ci lavora Innovazione dei dispositivi medici per una varietà di aree, inclusi i sistemi di cartucce microfluidiche e le applicazioni a ultrasuoni. A Kenneth piace ascoltare i lettori sui loro suggerimenti, sfide ed esperienze di progettazione.
[Contenuto incorporato]
- Distribuzione di contenuti basati su SEO e PR. Ricevi amplificazione oggi.
- PlatoData.Network Generativo verticale Ai. Potenzia te stesso. Accedi qui.
- PlatoAiStream. Intelligenza Web3. Conoscenza amplificata. Accedi qui.
- PlatoneESG. Automobilistico/VE, Carbonio, Tecnologia pulita, Energia, Ambiente, Solare, Gestione dei rifiuti. Accedi qui.
- BlockOffset. Modernizzare la proprietà della compensazione ambientale. Accedi qui.
- Fonte: https://starfishmedical.com/blog/pcb-mounted-microfluidic-cartridge/